封隔器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種封隔器。該封隔器包括柱狀主體和封堵機(jī)構(gòu)，封堵機(jī)構(gòu)包括依次套設(shè)在主體上的第一環(huán)形壓塊和封堵件，封堵機(jī)構(gòu)還包括：第一隔環(huán)，套設(shè)在主體上，且位于第一環(huán)形壓塊和封堵件之間；第一環(huán)形壓塊包括多段弧形段，各弧形段的外周均設(shè)置有沿周向延伸的凹槽，多個(gè)凹槽共同形成環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)有彈性定位件。根據(jù)本實(shí)用新型的封隔器，能夠延長(zhǎng)封隔器在酸性腐蝕環(huán)境下的坐封時(shí)間，實(shí)現(xiàn)封隔器的長(zhǎng)期坐封。
【專利說明】封隔器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鉆井設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種封隔器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，為了滿足對(duì)生產(chǎn)井內(nèi)不同油層的石油的抽采、地層隔離、監(jiān)測(cè)等要求，封隔器有時(shí)需要在CO2與咸水的混合物的條件下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期封堵，在封堵期間對(duì)監(jiān)測(cè)層位進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)，包括溫度、壓力、酸堿性等關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)測(cè)，此時(shí)就需要向井內(nèi)下光纜、電纜等管線。封隔器作為封堵元件，必須預(yù)留穿越通道?，F(xiàn)有的封隔器，雖然解決了電纜等管線穿越的問題，但其連接方式和防腐性能并不能滿足井下長(zhǎng)期CO2腐蝕的環(huán)境封存的目標(biāo)，由于超臨界CO2對(duì)電纜等穿越管線具有腐蝕作用，減短了封隔器的坐封時(shí)間。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型旨在提供一種封隔器，以解決現(xiàn)有技術(shù)的封隔器不能長(zhǎng)期在超臨界CO2腐蝕環(huán)境下坐封的問題。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種封隔器，該封隔器包括柱狀主體和封堵機(jī)構(gòu)，封堵機(jī)構(gòu)包括依次套設(shè)在主體上的第一環(huán)形壓塊和封堵件，封堵機(jī)構(gòu)還包括:第一隔環(huán)，套設(shè)在主體上，且位于第一環(huán)形壓塊和封堵件之間；第一環(huán)形壓塊包括多段弧形段，各弧形段的外周均設(shè)置有沿周向延伸的凹槽，多個(gè)凹槽共同形成環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)有彈性定位件。
[0005]進(jìn)一步地，封堵機(jī)構(gòu)還包括:第二環(huán)形壓塊，套設(shè)在主體上，且位于封堵件的遠(yuǎn)離第一環(huán)形壓塊的一端；第二隔環(huán)，套設(shè)在主體上，且位于第二環(huán)形壓塊和封堵件之間，且第二隔環(huán)的結(jié)構(gòu)與第一隔環(huán)的結(jié)構(gòu)一致。
[0006]進(jìn)一步地，弧形段的段數(shù)在4至10段的范圍內(nèi)。
[0007]進(jìn)一步地，封隔器還包括:液壓缸，固定設(shè)置在主體上，用于推動(dòng)第一環(huán)形壓塊對(duì)第一隔環(huán)施加力的作用；卡瓦機(jī)構(gòu)，設(shè)置在主體的靠近液壓缸的一端，用于將封隔器固定在井下套管內(nèi)；水力錨，固定設(shè)置在主體的靠近第二環(huán)形壓塊的一端，與卡瓦機(jī)構(gòu)一起將封隔器固定在套管內(nèi)。
[0008]進(jìn)一步地,封堵件為膠筒。
[0009]進(jìn)一步地，主體的軸向開設(shè)有油管通道和穿越通道，且油管通道的兩端均設(shè)置有油管接頭，穿越通道的兩端均設(shè)置有卡套接頭。
[0010]進(jìn)一步地，主體的遠(yuǎn)離第一環(huán)形壓塊的一端設(shè)置有定向機(jī)構(gòu)。
[0011]進(jìn)一步地，第一環(huán)形壓塊具有第一楔形面，第一隔環(huán)具有與第一楔形面相適配的第二楔形面，第二環(huán)形壓塊具有第三楔形面，第二隔環(huán)具有與第三楔形面相適配的第四楔形面。
[0012]應(yīng)用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，封隔器包括柱狀主體和封堵機(jī)構(gòu)，封堵機(jī)構(gòu)包括依次套設(shè)在主體上的第一環(huán)形壓塊和封堵件，封堵機(jī)構(gòu)還包括:第一隔環(huán)，套設(shè)在主體上，且位于第一環(huán)形壓塊和封堵件之間；第一環(huán)形壓塊包括多段弧形段，各弧形段的外周均設(shè)置有沿周向延伸的凹槽，多個(gè)凹槽共同形成環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)有彈性定位件。使用本實(shí)施的封隔器的過程中，封堵件被第一環(huán)形壓塊壓縮變形并與套管的內(nèi)壁接觸而實(shí)現(xiàn)坐封功能。第一環(huán)形壓塊擠壓封堵件的過程中，使第一隔環(huán)的多個(gè)弧形段沿著主體軸向運(yùn)動(dòng)的同時(shí)其自身半徑也增大，從而減小了第一隔環(huán)與套管之間的間隙。該間隙會(huì)影響膠筒的工作時(shí)間，間隙越小膠筒坐封時(shí)受到地層壓力產(chǎn)生的剪切力越小，同時(shí)長(zhǎng)期處于腐蝕環(huán)境下的流變變形也越小，從而延長(zhǎng)了封隔器在腐蝕環(huán)境下的坐封時(shí)間，實(shí)現(xiàn)封隔器的長(zhǎng)期坐封，延長(zhǎng)整個(gè)封隔器的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0014]圖1示意性示出了本實(shí)用新型中的封隔器的局部剖視圖；
[0015]圖2示意性示出了本實(shí)用新型的封隔器的俯視圖；
[0016]圖3示意性示出了圖1中的局部放大圖M ;
[0017]圖4示意性示出了本實(shí)用新型的封隔器的第一或第二隔環(huán)收縮時(shí)的剖面圖；
[0018]圖5示意性示出了本實(shí)用新型的封隔器的第一或第二隔環(huán)張開時(shí)的剖面圖；
[0019]圖6示意性示出了本實(shí)用新型的第一或第二隔環(huán)的剖面圖；以及
[0020]圖7示意性示出了圖1中的局部放大圖N。
[0021]附圖標(biāo)記說明:
[0022]1、油管接頭；2、主體；3、水力錨；4、油管通道；5、液壓缸；6、封堵機(jī)構(gòu)；61、第一環(huán)形壓塊；62、第一隔環(huán)；621、弧形段；6211、凹槽；622、彈性定位件；63、膠筒；64、第二隔環(huán)；65、第二環(huán)形壓塊；7、卡瓦機(jī)構(gòu)；8、定向機(jī)構(gòu)；9、穿越通道；10、卡套接頭；101、連接體；102、契形壓塊；103、圓形壓塊；104、螺母；11、套管。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0024]結(jié)合圖1至圖7所示，根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，封隔器是一種通過擠壓封隔器上的封堵機(jī)構(gòu)6中的封堵件，即膠筒63，使膠筒63與井下套管11內(nèi)壁接觸從而實(shí)現(xiàn)井底坐封的密封元件，需要說明的是，本實(shí)施例中的封堵件為膠筒63，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，封堵件還可以是其他能夠壓縮變形的結(jié)構(gòu)。具體來說，封隔器包括柱狀主體2和封堵機(jī)構(gòu)6,該封堵機(jī)構(gòu)6包括依次套設(shè)在主體2上的第一環(huán)形壓塊61、第一隔環(huán)62以及膠筒63,第一隔環(huán)62位于第一環(huán)形壓塊61和膠筒63之間，第一隔環(huán)62包括多段弧形段621，各弧形段621的外周均設(shè)置沿周向延伸的凹槽6211，多個(gè)凹槽6211共同形成環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)有彈性定位件622，使用本實(shí)施的封隔器的過程中，膠筒63被第一環(huán)形壓塊61壓縮變形并與套管11的內(nèi)壁接觸而實(shí)現(xiàn)坐封功能。第一環(huán)形壓塊61擠壓膠筒63的過程中，使第一隔環(huán)62的多個(gè)弧形段621沿著主體2軸向運(yùn)動(dòng)的同時(shí)其自身半徑也增大，從而減小了第一隔環(huán)62與套管11之間的間隙。該間隙會(huì)影響膠筒63的工作時(shí)間，間隙越小膠筒63坐封時(shí)受到地層壓力產(chǎn)生的剪切力越小，同時(shí)長(zhǎng)期處于超臨界CO2腐蝕環(huán)境下的流變變形也越小。
[0025]優(yōu)選地，為了能有效地減小第一隔環(huán)62和套管11之間的間隙，當(dāng)?shù)谝桓舡h(huán)62處于收縮狀態(tài)時(shí)，弧形段621外圓半徑與套管11相同，當(dāng)?shù)谝桓舡h(huán)62處于擴(kuò)張狀態(tài)時(shí)，弧形段621內(nèi)圓半徑與封隔器主體2半徑相同。
[0026]封隔器還包括第二環(huán)形壓塊65和第二隔環(huán)64，其中，第二環(huán)形壓塊65套設(shè)在主體2上，且位于膠筒63的遠(yuǎn)離第一環(huán)形壓塊61的一端；第二隔環(huán)64同樣套設(shè)在主體2上，且位于第二環(huán)形壓塊65和膠筒63之間。也就是說，第一環(huán)形壓塊61和第二環(huán)形壓塊65分別設(shè)置在膠筒63的兩端。封隔器工作時(shí)，第一環(huán)形壓塊61從膠筒63的一端對(duì)膠筒63施加力的作用，從而將膠筒63軸向壓縮，使得膠筒63徑向變粗，變粗后的膠筒63與井下套管11的內(nèi)壁面接觸，實(shí)現(xiàn)對(duì)套管11內(nèi)腔的封隔作用。
[0027]優(yōu)選地，第二隔環(huán)64的結(jié)構(gòu)與第一隔環(huán)62—致，均包括多段弧形段621，各弧形段621的外周均設(shè)置沿周向延伸的凹槽6211，多個(gè)凹槽6211形成環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)有彈性定位件622，如圖3和圖4所示。更優(yōu)選地，第一環(huán)形壓塊61具有第一楔形面，第一隔環(huán)62具有與第一環(huán)形壓塊61的第一楔形面相適配的第二楔形面；第二環(huán)形壓塊65具有第三楔形面，第二隔環(huán)64具有與第三楔形面相適配的第四楔形面。
[0028]在上述的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)設(shè)置在膠筒63兩端的第一環(huán)形壓塊61和第二環(huán)形壓塊65擠壓膠筒63的時(shí)候，實(shí)質(zhì)上是先對(duì)第一隔環(huán)62施加力的作用，第二環(huán)形壓塊65固定在主體2上。在這個(gè)過程中，由于第一隔環(huán)62與第一環(huán)形壓塊61之間、第二隔環(huán)64與第二環(huán)形壓塊65之間均通過楔形面接觸，具體參見圖3所示，因此，在第一環(huán)形壓塊61對(duì)第一隔環(huán)62、第二環(huán)形壓塊65對(duì)第二隔環(huán)64施加力的過程中，第一隔環(huán)62和第二隔環(huán)64均會(huì)在其徑向上張開，此時(shí)，隔環(huán)與套管11的內(nèi)壁之間的間隙變得很小，減小了膠筒63承受的剪切力以及膠筒63長(zhǎng)期受到腐蝕而造成的流變變形量，延長(zhǎng)膠筒63的密封時(shí)間，實(shí)現(xiàn)在CO2腐蝕環(huán)境下的長(zhǎng)期坐封。
[0029]優(yōu)選地，弧形段621設(shè)置為若干段，例如為4至10段，這樣不僅可以保證第一隔環(huán)62和第二隔環(huán)64在受力過程中能夠很好地沿其徑向張開，而且在彈性定位件622的作用下順利實(shí)現(xiàn)第一隔環(huán)62和第二隔環(huán)64的回位。
[0030]根據(jù)本實(shí)施例，封隔器還包括液壓缸5、卡瓦機(jī)構(gòu)7以及水力錨3，其中，液壓缸5固定設(shè)置在主體2上，用于推動(dòng)第一環(huán)形壓塊61對(duì)第一隔環(huán)62施加力的作用；卡瓦機(jī)構(gòu)7設(shè)置在主體2的靠近液壓缸5的一端，用于將封隔器固定在井下套管11內(nèi)；水力錨3固定設(shè)置在主體2的靠近第二環(huán)形壓塊65的一端，與卡瓦機(jī)構(gòu)7—起將封隔器固定在套管11的內(nèi)壁上，即采用水力錨3和卡瓦機(jī)構(gòu)7的雙重錨固作用，使得坐封后封隔器不易出現(xiàn)位移，增強(qiáng)復(fù)雜條件下的錨固效果，避免位移造成封隔器附帶元件損傷。
[0031]在本實(shí)施例中，主體2的軸向設(shè)置有油管通道4和穿越通道9，其中，油管通道4的兩端設(shè)置有油管接頭I ;穿越通道9的兩端均設(shè)置有卡套接頭10，實(shí)現(xiàn)對(duì)穿越通道9的密封，該卡套接頭10與穿越通道9之間通過NTP螺紋連接，操作簡(jiǎn)便，密封性能好，特別是在CO2腐蝕環(huán)境下能保持較好的密封效果。安裝時(shí)為了進(jìn)一步保證密封的可靠性，可向穿越通道9內(nèi)填充硅膠等大粘度材料。[0032]封隔器的主體2的遠(yuǎn)離第一環(huán)形壓塊61的一端還設(shè)置有定向機(jī)構(gòu)8，在將封隔器安裝在井下套管11內(nèi)的過程中起到定向作用。
[0033]根據(jù)上述的描述，具體說明封隔器的工作過程如下:
[0034]實(shí)際應(yīng)用時(shí)，首先將光纜穿過卡套接頭10的各個(gè)零部件，再穿越通道9，然后從封隔器另一端面順序穿出。其中卡套接頭10零部件主要包括連接體101、契形壓塊102、圓形壓塊103和螺母104，其結(jié)構(gòu)見圖7所示。通過螺母104的擰緊壓力給圓形壓塊103提供壓力，圓形壓塊103將壓力均勻的傳遞給契形壓塊102，使得契形壓塊能平穩(wěn)的貼緊穿越的電纜線，加上預(yù)緊力的作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)穿越通道的完全密封。這種密封形式是通過金屬之間的預(yù)緊力來實(shí)現(xiàn)密封，提高了密封的可操作性和可靠性，對(duì)于CO2腐蝕環(huán)境下能保持較長(zhǎng)的密封效果。
[0035]安裝時(shí)，將各接頭擰緊來確保各部分密封的可靠，將封隔器下入井內(nèi)，下井時(shí)通過定向機(jī)構(gòu)8實(shí)現(xiàn)正確導(dǎo)向。當(dāng)封隔器下至設(shè)計(jì)位置時(shí)，液壓缸5工作，使水力錨3和卡瓦機(jī)構(gòu)7錨定于井下套管11的內(nèi)壁上。同時(shí)，液壓缸5推動(dòng)第一環(huán)形壓塊61下行，使第一隔環(huán)的半徑增大并壓縮膠筒，同時(shí)第二隔環(huán)的半徑在膠筒傳遞的作用里下半徑也增大。在兩個(gè)隔環(huán)的同時(shí)作用下致使膠筒壓縮變形，膠筒與套管11的內(nèi)壁緊密接觸，達(dá)到封閉效果.此時(shí)封隔器處于坐封狀態(tài)，可以正常工作。若要解封，只需上提主體2即可。
[0036]本實(shí)用新型上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果:采用水力錨和卡瓦機(jī)構(gòu)的雙重錨固作用，使得坐封后封隔器不易出現(xiàn)位移，提供良好的密封環(huán)境；光纜、電纜等經(jīng)由穿越通道穿越封隔器，在不改變封隔器功能的情況下，在坐封的前提下實(shí)現(xiàn)管線穿越的功能；膠筒與壓塊之間采用隔環(huán)膨脹的方式，降低隔環(huán)與套管之間的間距，減小了膠筒承受的剪切力和膠筒長(zhǎng)期流變變形量，提高了膠桶的密封性能，實(shí)現(xiàn)在CO2腐蝕環(huán)境下的長(zhǎng)期坐封。
[0037]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種封隔器，包括柱狀主體(2)和封堵機(jī)構(gòu)(6)，所述封堵機(jī)構(gòu)(6)包括依次套設(shè)在所述主體(2)上的第一環(huán)形壓塊(61)和封堵件，其特征在于，所述封堵機(jī)構(gòu)(6)還包括: 第一隔環(huán)(62)，套設(shè)在所述主體(2)上，且位于所述第一環(huán)形壓塊(61)和所述封堵件之間； 所述第一環(huán)形壓塊(61)包括多段弧形段(621)，各所述弧形段(621)的外周均設(shè)置有沿周向延伸的凹槽(6211)，多個(gè)所述凹槽(6211)共同形成環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)有彈性定位件(622)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述封堵機(jī)構(gòu)(6)還包括: 第二環(huán)形壓塊(65)，套設(shè)在所述主體(2)上，且位于所述封堵件的遠(yuǎn)離所述第一環(huán)形壓塊(61)的一端； 第二隔環(huán)(64)，套設(shè)在所述主體(2)上，且位于所述第二環(huán)形壓塊(65)和所述封堵件之間，且所述第二隔環(huán)(64)的結(jié)構(gòu)與所述第一隔環(huán)(62)的結(jié)構(gòu)一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述弧形段(621)的段數(shù)在4至10段的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的封隔器，其特征在于，所述封隔器還包括: 液壓缸(5 )，固定設(shè)置在所述主體(2 )上，用于推動(dòng)所述第一環(huán)形壓塊(61)對(duì)所述第一隔環(huán)(62)施加力的作用； 卡瓦機(jī)構(gòu)(7)，設(shè)置在所述主體(2)的靠近所述液壓缸(5)的一端，用于將所述封隔器固定在井下套管(11)內(nèi)； 水力錨(3)，固定設(shè)置在所述主體(2)的靠近所述第二環(huán)形壓塊(65)的一端，與所述卡瓦機(jī)構(gòu)(7)—起將所述封隔器固定在所述套管(11)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述封堵件為膠筒(63)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的封隔器，其特征在于，所述主體(2)的軸向開設(shè)有油管通道(4)和穿越通道(9)，且所述油管通道(4)的兩端均設(shè)置有油管接頭(1)，所述穿越通道(9)的兩端均設(shè)置有卡套接頭(10)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述主體(2)的遠(yuǎn)離所述第一環(huán)形壓塊(61)的一端設(shè)置有定向機(jī)構(gòu)(8)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的封隔器，其特征在于，所述第一環(huán)形壓塊(61)具有第一楔形面，所述第一隔環(huán)(62)具有與所述第一楔形面相適配的第二楔形面，所述第二環(huán)形壓塊(65)具有第三楔形面，所述第二隔環(huán)(64)具有與所述第三楔形面相適配的第四楔形面。
【文檔編號(hào)】E21B33/12GK203796215SQ201420153582
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】魏寧, 陳茂山, 王燕, 王治華, 曾吉來, 王秀芬, 李小春, 王永勝, 段曉軍, 郭偉占 申請(qǐng)人:神華集團(tuán)有限責(zé)任公司, 中國(guó)神華煤制油化工有限公司, 中國(guó)神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司, 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所